Đan Mạch đầu tư phát triển máy tính lượng tử dành riêng cho khoa học đời sống

VietTimes – Quỹ Novo Nordisk của Đan Mạch sẽ phát triển một máy tính lượng tử thực hành với các ứng dụng từ việc phát triển các loại thuốc mới đến tìm kiếm những liên kết giữa gene, môi trường và bệnh tật.

Nguyên mẫu máy tính lượng tử của Google. Ảnh CNET

Nguyên mẫu máy tính lượng tử của Google. Ảnh CNET

Quỹ dự kiến ​​sẽ chi 200 triệu USD (176 triệu bảng Anh) để phát triển một máy tính lượng tử thực hành đầu tiên, dành riêng cho nghiên cứu khoa học sự sống và quá trình chuyển đổi xanh.

Chương trình do tổ chức phi lợi nhuận - chủ sở hữu phần lớn tập đoàn dược phẩm Novo Nordisk tiến hành, phối hợp với Đại học Copenhagen và các nhà nghiên cứu hàng đầu thế giới về điện toán lượng tử từ Đan Mạch, Canada, Hà Lan và Mỹ.

Đưa ứng dụng điện toán lượng tử thế hệ tiếp theo vào phục vụ khoa học đời sống, Novo Nordisk Foundation kỳ vọng tăng tốc độ phát triển các loại thuốc mới và có được những hiểu biết mới về biến đổi khí hậu và quá trình chuyển đổi xanh, điều mà những máy tính tiêu chuẩn hiện nay không thể thực hiện được.

Mục đích chương trình phát triển là máy tính lượng tử trở thành một công cụ cơ bản nhằm thiết kế các vật liệu bền vững mới, cung cấp những giải pháp tiết kiệm năng lượng mới hoặc phát triển các phương pháp tiếp cận mới giảm thiểu phát thải carbon.

GS Peter Krogstrup thuộc Viện Niels Bohr, Copenhagen, Giám đốc khoa học Vật liệu lượng tử của Microsoft, lãnh đạo chương trình chế tạo máy tính lượng tử ứng dụng tại Viện Niels Bohr cho biết. “Những sáng kiến lớn khác trên thế giới đã chọn được các nền tảng phát triển máy tính lượng tử và đang nỗ lực tối ưu hóa các thiết kế này, nhưng chúng tôi dự đoán rằng nhiều sáng kiến sẽ thất bại, chúng tôi sẽ dành 7 năm để phát triển một nền tảng hoàn toàn mới, có khả năng lớn nhất xây dựng một máy tính lượng tử để sử dụng trong thực tế”.

Mads Krogsgaard Thomsen, giám đốc điều hành của Quỹ nhận xét, một số nguyên mẫu máy tính lượng tử vận dụng các electron, một số khác là các photon (hạt ánh sáng). Nhưng tất cả các thiết bị này, dù là điện tử hay quang tử, đều là những cỗ máy ồn ào, có khả năng xảy ra lỗi và đến lúc này vẫn chưa thể giải quyết bất kỳ vấn đề nào liên quan đến khoa học đời sống”.

Những mô phỏng được thực hiện trong phòng thí nghiệm của GS Garrett Morris, nhà hóa học – máy tính tại Đại học Oxford cho thấy, trong nhiều trường hợp máy tính lượng tử có thể dự đoán được cấu trúc phân tử nhanh hơn và chính xác hơn nhiều so với các máy tính thông thường của chúng.

GS Morris nói: “Đó là một sáng kiến ​​rất đáng quan tâm với nỗ lực phối hợp phát triển cả nền tảng cơ bản phần cứng và phần mềm. Máy tính lượng tử có thể cách mạng hóa rất nhiều lĩnh vực khoa học nếu thực hiện thành công.”

Tất cả các máy tính truyền thống đều xử lý dữ liệu theo bit, với giá trị nhị phân là 0 hoặc 1, nhưng máy tính lượng tử sử dụng một đơn vị 2 trạng thái để xử lý dữ liệu được gọi là qubit, cùng một lúc đại diện cho một số chữ số thông qua quá trình được gọi là chồng chất.

Sử dụng khả năng kết nối các chữ số nhị phân và đối phó với mức độ không chắc chắn cao, máy tính lượng tử có thể thực hiện những phép tính rất phức tạp mà máy tính thông thường không thể thực hiện được.

Khả năng thực hiện số lượng lớn các phép tính đồng thời đặc biệt có ý nghĩa trong việc mô hình hóa các phản ứng hóa học, thiết kế vật liệu mới và tìm kiếm trong cơ sở dữ liệu khổng lồ.

Lene Oddershede, phó chủ tịch quỹ Novo Nordisk cho biết: “Trong khoa học đời sống, chẳng hạn, chúng ta có thể đẩy nhanh sự phát triển y học cá nhân hóa bằng cách sử dụng máy tính lượng tử để xử lý khối lượng dữ liệu khổng lồ về bộ gen và bệnh tật của con người..

Mặc dù quỹ không đặt ra cam kết với bất kỳ công nghệ cụ thể nào do các công ty lớn hoạt động trong lĩnh vực điện toán lượng tử cung cấp như IBM, Microsoft và Alphabet hoặc nhiều công ty khởi nghiệp khác trong lĩnh vực này, chương trình dự kiến ​​sẽ hợp tác với các doanh nghiệp trong những dự án cụ thể.

Mads Krogsgaard Thomsen, Giám đốc điều hành của Quỹ Novo Nordisk nói: “Chúng tôi muốn tạo ra một cường quốc quốc tế về nghiên cứu lượng tử, một lĩnh vực có tiềm năng to lớn. Chúng tôi muốn chế tạo, hoàn thiện và phát triển công nghệ lượng tử nhằm giải quyết những thách thức lớn hiện nay trong lĩnh vực y tế, tính bền vững môi trường và các lĩnh vực khác”.

Chương trình có sự tham gia của một hệ sinh thái lớn các trường đại học và các ngành công nghiệp, bao gồm các nhà nghiên cứu từ Viện Công nghệ Massachusetts (Mỹ), Đại học Công nghệ Delft (Hà Lan), Đại học Kỹ thuật Đan Mạch, Đại học Aarhus (Đan Mạch) và Đại học Toronto ( Canada).

Trong 7 năm đầu, dự án có kế hoạch tập trung vào phát triển vật liệu và phần cứng để tạo ra qubit. Đồng thời sáng tạo các nền tảng lượng tử và xác định nền tảng lượng tử phù hợp nhất. Sau đó Quỹ sẽ tìm phương hướng mở rộng quy mô công nghệ để có thể ứng dụng rộng rãi trong nghiên cứu khoa học và đời sống.

Anh đặt mục tiêu đầy tham vọng trở thành nền kinh tế ứng dụng lượng tử đầu tiên trên thế giới. Để thực hiện tham vọng này, năm 2020, London cam kết tài trợ 10 triệu bảng Anh để xây dựng máy tính lượng tử đầu tiên của đất nước. Đầu mùa hè năm 2022, Bộ Quốc phòng đặt mua chiếc máy tính lượng tử đầu tiên của chính phủ nhằm nghiên cứu phát triển những phương thức sử dụng công nghệ này để tăng cường khả năng phòng thủ đất nước.

GS Winfried Hensinger, lãnh đạo Trung tâm Công nghệ Lượng tử Sussex tại Đại học Sussex, Anh trong cuộc phỏng vấn với BBC cho rằng, cần có thời gian để hiện thực hóa những tiềm năng thực sự của máy tính lượng tử, do những thiết bị này “thực sự chưa thể giải quyết được bất kỳ vấn đề thực tế nào”.

Theo E&T